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钢管混凝土框架穿心节点连续倒塌数值模拟

广西大学学报（自然科学版） 2016年第1期41卷 44-52页

作者：王来杨红燕陈海涛山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点实验室山东青岛266590 山东科技大学土木工程与建筑学院山东青岛266590

为了研究穿心节点形式对钢管混凝土柱—钢梁连续倒塌的影响及不同参数下的力学性能,利用ANSYS有限元软件,采用非线性静力方法对2层2跨的穿心节点平面钢管混凝土框架进行抗连续倒塌性能研究,主要研究在中柱失效后框架的剩余结构在内力重... 详细信息

为了研究穿心节点形式对钢管混凝土柱—钢梁连续倒塌的影响及不同参数下的力学性能,利用ANSYS有限元软件,采用非线性静力方法对2层2跨的穿心节点平面钢管混凝土框架进行抗连续倒塌性能研究,主要研究在中柱失效后框架的剩余结构在内力重分布过程中的受力特性、传力机制,并着重分析不同的节点连接形式对平面框架抗连续倒塌性能的作用,探讨了钢梁截面高度等重要参数对关键柱破坏后框架抗连续倒塌性能的影响。结果表明,穿心节点平面框架的抗拉性能优于不穿心节点平面框架的,在结构体系中能更充分发挥"悬索作用"阶段结构体系的性能;增大框架钢梁截面高度能显著提高结构在过渡阶段和悬索阶段的性能。

关键词：结构工程钢管混凝土框架穿心节点连续倒塌悬索作用

钢管混凝土柱—钢梁穿心节点力学性能有限元分析

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钢管混凝土柱—钢梁穿心节点力学性能有限元分析

作者：林明森武汉理工大学

学位级别：硕士

钢管混凝土结构目前在高层结构中的应用越来越广，但是钢管混凝土柱与梁板的连接还存在着诸多问题，特别是钢管混凝土柱与梁的连接节点成为了钢管混凝土结构研究的关键技术问题之一。因此，对钢管混凝土梁柱节点受力性能深入研究将有助... 详细信息

钢管混凝土结构目前在高层结构中的应用越来越广，但是钢管混凝土柱与梁板的连接还存在着诸多问题，特别是钢管混凝土柱与梁的连接节点成为了钢管混凝土结构研究的关键技术问题之一。因此，对钢管混凝土梁柱节点受力性能深入研究将有助于推动其工程设计和应用。钢管混凝土柱-钢梁穿心节点是规程中推荐的一种节点形式。虽然穿心节点用钢量比较大，浇注管内混凝土也不太方便，制作也有一定的困难。但它传力明确，受力安全可靠，在传递剪力时，大部分由穿心腹板传到核心混凝土，钢管上附加应力小，同时刚度较大。当钢管直径较大时，浇注混凝土就极为方便了。本文主要包括以下内容：1．介绍了非线性有限元法的基本理论，即非线性方程组的解法、非线性分析在ANSYS程序中的实现及ANSYS分析问题的基本过程，为钢管混凝土柱-钢梁节点的建模做了准备;2．利用大型通用有限元分析软件ANSYS9．0，在同时考虑几何非线性和材料非线性下选择合理的材料本构关系和破坏准则基础上，建立了穿心节点模型对比试验与有限元分析结果;3．在轴向荷载作用下，通过钢管梁柱节点模型的节点荷载—位移曲线、节点各个部分应力分布云图、整体变形、局部变形的等值线图的有限元分析：①全面把握了穿心节点的受力性能，根据受力分析，钢管壁上与梁翼缘交界处侧面的主应力值较大，说明这个位置比钢管和梁端翼缘交界处更危险，需要把翼缘加宽或增加过渡板，减缓应力集中;②荷载-挠度曲线揭示了穿心节点呈现出的半刚性特征，需要在框架分析中予以考虑。梁端挠度的分析也说明穿心节点若按刚度考虑与实际结构相差较大;③通过对有限元分析结果和试验数据进行比较，说明了所建立的有限元模型的适用性;④通过改变梁柱各要素尺寸进行有限元模型分析，研究了节点域各要素对梁柱连接性能的影响规律，得出混凝土强度等级、梁翼缘厚度、梁腹板厚度对节点刚度影响不大、梁柱线刚度比和转角没有直接的对应关系;而柱荷载、钢管直径、管壁厚度、轴压比、梁翼缘宽度、梁腹板宽度、梁截面高度等因素均为对节点刚度有较大影响。其中，梁截面高度的影响最大，其次是管壁厚及轴压比，最后是钢管直径、管壁厚度、梁翼缘宽度、梁腹板宽度、柱荷载。因时间关系，本文只对节点在轴向荷载作用下的受力性能进行了有限元分析，对于其它受力状态下的分析还有待进一步的研究。

关键词：钢管混凝土穿心节点有限元分析力学性能

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钢梁—钢管混凝土柱穿心节点约束刚度的研究

钢梁—钢管混凝土柱穿心节点约束刚度的研究

作者：袁继雄汕头大学

学位级别：硕士

近二十年来，钢管混凝土结构在土木工程的各个领域得到广泛应用。在高层和超高层建筑中，由于钢管混凝土柱的特殊构造，促进了梁—柱连接方面的研究，目前有超过二十种的节点型式在工程中被采用。但是，这些约束刚度特性不一的节点型式... 详细信息

近二十年来，钢管混凝土结构在土木工程的各个领域得到广泛应用。在高层和超高层建筑中，由于钢管混凝土柱的特殊构造，促进了梁—柱连接方面的研究，目前有超过二十种的节点型式在工程中被采用。但是，这些约束刚度特性不一的节点型式，在引入框架设计时，无一例外地被假设为刚接或铰接节点。这种假设的合理性和对框架分析产生的影响，需要引起我们的重视。本文作为国家自然科学基金课题《钢管混凝土框架节点约束刚度的研究》的一个子项，选取了规范（CECS28：90）所推荐的钢梁—钢管混凝土柱穿心节点进行约束刚度的研究。首先进行了四个1：3尺寸的节点试验研究，测量节点区转角（建立M—θ曲线），分析节点区域的受力变形状况和半刚性特性;然后用ANSYS建模进行有限元分析，并利用试验结果对模型的适用性进行了评价，得到符合穿心节点性能的有限元模型;最后利用模型，分析梁、柱尺寸等参数对穿心节点约束刚度影响的趋势和程度。通过研究，给出适合于穿心节点连接分析的有限元模型，以及对应于不同梁柱尺寸参数的M—θ性能曲线。本课题中，我们探讨获取节点约束刚度信息的方法，（1）利用有限元工具构筑节点模型，（2）用较少量的试验来验证和修正有限元模型，（3）用有限元模型完成约束刚度影响因素的研究。这样能够避免进行大量重复试验，而得到符合分析精度要求的数椐。

关键词：钢管混凝土柱穿心节点约束刚度有限元分析

超高层框架柱方案选型及钢管混凝土柱设计要点

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世界地震工程 2009年第3期25卷 39-45页

作者：殷超张艳霞吴徽奥雅纳工程顾问北京100020 北京建筑工程学院北京100044

钢管混凝土柱、尤其是圆钢管混凝土柱,以其优异的力学性能和便捷的施工,近年来在我国高层特别是超高层建筑结构中得到了越来越广泛的应用,体现了显著的技术经济性能。对钢管混凝土柱与型钢混凝土柱在超高层结构设计中常见的构件选型,通... 详细信息

钢管混凝土柱、尤其是圆钢管混凝土柱,以其优异的力学性能和便捷的施工,近年来在我国高层特别是超高层建筑结构中得到了越来越广泛的应用,体现了显著的技术经济性能。对钢管混凝土柱与型钢混凝土柱在超高层结构设计中常见的构件选型,通过对其延性和承载力等性能的综合比较,论述了圆钢管柱用于抗震区超高层结构的特点和显著优势。文章还进一步针对抗震性能、梁柱节点、混凝土浇筑、防火喷涂等钢管柱在设计及施工的典型问题,结合当前理论研究和工程实践的最新进展进行了全面的阐述和比较。钢管柱的合理设计,须将抗震性能要求、施工质量控制、工程进度与造价等一系列因素,紧密结合工程特点,进行统筹考虑,提出了设计建议以供参考。

关键词：钢管混凝土型钢混凝土超高层结构穿心节点顶升法

新型钢管混凝土柱环板节点的非线性有限元分析研究

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钢结构 2007年第2期22卷 57-60,61页

作者：梅力彪周云阴毅广州大学土木工程学院广州510405

钢管混凝土柱与梁的节点构造和受力分析是钢管混凝土柱结构推广应用的关键技术所在。提出一种新型钢管混凝土柱环板节点,并利用有限元分析软件ANSYS,对该新型钢管混凝土柱环板节点进行空间非线性有限元分析,分析垂直对称荷载作用下该新... 详细信息

钢管混凝土柱与梁的节点构造和受力分析是钢管混凝土柱结构推广应用的关键技术所在。提出一种新型钢管混凝土柱环板节点,并利用有限元分析软件ANSYS,对该新型钢管混凝土柱环板节点进行空间非线性有限元分析,分析垂直对称荷载作用下该新型构造节点内的应力分布情况和内力传递机理,并与穿心节点和不穿心的环梁节点进行比较分析。分析结果表明,该新型钢管混凝土柱环板节点能有效地传递梁端内力,且构造简单,施工方便,可为钢管混凝土柱节点的设计提供参考和选择。

关键词：钢管混凝土环板节点穿心节点环梁节点非线性有限元应力分布内力传递

靖江市体育中心体育馆上承式张弦桁架拱设计研究

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建筑结构 2014年第21期44卷 62-66页

作者：韩重庆黄远黄桂新东南大学建筑设计研究院有限公司南京210096 南京长江都市建筑设计股份有限公司南京210002 深圳市东大建筑设计有限公司深圳518000

靖江体育中心体育馆屋面为屋脊沿矩形对角线布置的双坡屋面,为统一各榀桁架形状及受力、优化用钢量,设计出一种可适用于不规则坡屋面的新型上承式张弦桁架拱结构。以用钢量最小为目标,采用二次开发的ANSYS优化设计程序,对控制该结构形... 详细信息

靖江体育中心体育馆屋面为屋脊沿矩形对角线布置的双坡屋面,为统一各榀桁架形状及受力、优化用钢量,设计出一种可适用于不规则坡屋面的新型上承式张弦桁架拱结构。以用钢量最小为目标,采用二次开发的ANSYS优化设计程序,对控制该结构形状的各参数进行优化。结果表明：当桁架跨度小于100m时,宜采用在跨度三分点附近布置2根撑杆的结构形式;拱脚处桁架高度建议取0.45-0.55倍的结构高度,拱脚距支座距离建议取0.06-0.08倍的跨度;结构用钢量随高跨比的增大而减小,当高跨比取0.10时,用钢量接近最优值。

关键词：坡屋面上承式张弦桁架拱穿心节点用钢量

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钢管混凝土柱与普通混凝土柱的经济性比较

广东土木与建筑 2004年第3期11卷 19-20,27页

作者：周越洲吴敬伟汕头市建筑设计院广东汕头515041

钢管混凝土柱是一种受力性能优良的结构构件,近年越来越广泛地应用于高层和超高层建筑中,而作为钢管混凝土柱与混凝土楼盖连接的新型节点,环梁节点具有良好的抗震性能,且施工方便,节省投资,本文通过具体工程实例着重对其经济性与普通钢... 详细信息

钢管混凝土柱是一种受力性能优良的结构构件,近年越来越广泛地应用于高层和超高层建筑中,而作为钢管混凝土柱与混凝土楼盖连接的新型节点,环梁节点具有良好的抗震性能,且施工方便,节省投资,本文通过具体工程实例着重对其经济性与普通钢筋混凝土柱作一简单的分析比较。

关键词：钢管混凝土柱环梁节点穿心节点高层建筑结构构件普通混凝土楼盖